JP2005296717A - 汚染水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 汚染水中の固形分に吸着しているダイオキシン類等の有害有機物を、効率よく分解除去することができる汚染水の処理方法を提供する。
【解決手段】 有害有機物吸着固形分を含む汚染水に、加圧混合装置１でオゾンガスを混合し、超音波照射装置３で超音波を照射しながら膜分離装置２で膜分離することにより、有害有機物を固形分から脱着し且つ分解すると共に固形分を汚染水から分離する。固形分を分離した汚染水は、酸化剤を添加した後、紫外線照射装置５で紫外線を照射して、汚染水中の残存有害有機物を分解する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイオキシン等の難分解性の有害有機物を含む埋立地浸出水や産業排水等の処理方法に関する。

ダイオキシン類等の難分解性の有害有機物を含む汚染水、例えば産業廃棄物の埋立地浸出水やごみ焼却炉などから排出される排水の処理方法として、浮遊物処理、生物処理、凝集処理、ろ過処理、分解処理、活性炭処理の順で処理する方法が一般に行われている。

しかしながら、有害有機物、特にダイオキシン類は水への溶解度が非常に小さく、そのほとんどが排水中の固形分に吸着していることが多い。従って、排水の処理工程で浮遊物処理やろ過処理を行うと、除去された固形分中にダイオキシン類が多く含まれているため、この固形分の処理が問題となる。また、固形分を多く含有した排水は紫外線の透過性が低いため、紫外線を併用した促進酸化法でダイオキシン類を分解処理する場合、紫外線の照射効率が低下して分解除去が十分に行われない。

これらの問題を解決する方法として、特開２０００−１０２７９４号公報には、排水に超音波を照射して固形分に吸着している難分解性有機物を脱着させ、排水中に脱着させた難分解性有機物をヒドロキシルラジカルの存在下で分解処理する方法が開示されている。また、特開２０００−３３４５００号公報には、汚泥濃縮槽の前工程若しくは後工程として、汚泥に超音波を照射して汚泥中のダイオキシン類を分解する方法が開示されている。

しかし、特開２０００−１０２７９４号公報による方法では、脱着させたダイオキシン類等の難分解性有機物が固形分に再度吸着してしまうため、ダイオキシン類を固形分から十分脱着させ且つ分解することが難しかった。また、特開２０００−３３４５００号公報による方法では、超音波のみによるダイオキシン類等の難分解性有機物の分解除去には非常に多くの時間を要するため、実用的ではないという問題があった。

特開２０００−１０２７９４号公報 特開２０００−３３４５００号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、汚染水中の固形分に吸着しているダイオキシン類等の有害有機物を、効率よく分解除去することができる汚染水の処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する汚染水の処理方法は、有害有機物吸着固形分を含む汚染水にオゾンガスを混合し、超音波照射下で膜分離することにより、有害有機物を固形分から脱着し且つ分解すると共に固形分を汚染水から分離し、固形分を分離した汚染水に紫外線又は超音波を照射して、汚染水中の残存有害有機物を分解することを特徴とする。

上記本発明の汚染水の処理方法においては、前記汚染水にオゾンガスを混合する混合手段が加圧混合装置であって、膜分離のための汚染水の加圧手段を兼ねることが好ましい。また、前記膜分離後の固形分を分離した汚染水には、紫外線又は超音波を照射する前に酸化剤を添加することができる。

本発明によれば、ダイオキシン類等に代表される難分解性の有害有機物が吸着した固形分を含む汚染水を処理するに際して、膜分離を行うことで固形分から脱着された有害有機物が固形分に再度吸着することを防止でき、且つ有害有機物を固形分からの脱着と同時に分解処理すると共に、固形分を分離した汚染水中の残存有害有機物を更に分解することができるため、固形物に吸着した状態で汚染水中に含まれる有害有機物を効率よく分解除去することができる。

また、膜分離の際の固形分と汚染水の分離性がよいため膜分離の操作性がよいうえ、膜分離前の汚染水にオゾンを混合する際に加圧混合装置を使用すれば、膜分離での加圧手段を兼ねることができるため装置がコンパクトとなり、経済性の高い処理が可能となる。

本発明方法においては、まず、ダイオキシン類等の有害有機物を吸着した固形分、即ち有害有機物吸着固形分を含む汚染水（原水）にオゾンガスを混合する。汚染水にオゾンを混合する際に加圧混合装置を使用すれば、次工程である膜分離での加圧手段を兼ねることができ、簡便で且つ装置がコンパクトになる等の利点がある。

オゾンガスを混合した汚染水は、次に膜分離装置に導入され、超音波を照射しながら、汚染水の固形分と液体との分離を行う。このとき、超音波の振動エネルギーとキャビテーションによるエネルギーの相乗効果により、固形分中から有害有機物が効率よく脱着されると同時に、超音波によるエネルギーとオゾンの酸化力との相乗効果により、固形分から脱着された有害有機物並びに固形分に吸着された有害有機物を分解することができる。

更に詳しく説明すると、まず、汚染水に超音波を照射すると、超音波キャビテーションに由来する数千度、数百気圧に達する局所的な反応場が形成されるため、この反応場内での熱分解作用が起きる。更に、この反応場で水分子や溶存気体が熱分解し、酸化力の強い各種ラジカルやこれらラジカルから生成する過酸化水素による酸化作用が起きると同時に、溶存したオゾンと超音波の作用により、酸化力の強いＯＨラジカル等が大量に生成される。これらラジカル等の作用によって、固形分から脱着された有害有機物が分解され、固形分に吸着されている有害有機物も分解される。

このように、難分解性の有害有機物は固形分から脱着した状態で分解することができ、しかも固形分から脱着した有害有機物が固形分へ再度吸着することを防止できるため、効率的な有害有機物の分解除去が可能となる。更に、固形分中の有害有機物の分解は液体中のものより多くの時間を必要とするが、膜分離された固形分は装置内で長時間オゾン及び超音波照射にさらされるため、固形分中の有害有機物も十分に除去が可能となる。また、超音波のエネルギー及びオゾンの酸化力と殺菌力により、膜分離装置の膜表面に堆積層が生成することを抑制できるため、膜分離作業を連続で行うことが可能である。

照射する超音波の出力周波数は、２０〜２００ｋＨｚの範囲であればよいが、膜表面への堆積層生成の抑制や固形分からの有害有機物の脱着を効率よく行うためには、１００ｋＨｚ以下が望ましい。また、膜分離法としては、精密膜法、限外ろ過法等が使用できる。膜分離の形態としては、連続処理が可能なクロスフローろ過、バッチ式のデッドエンドろ過のどちらも採用することができる。

加圧混合装置によりオゾンを汚染水に加圧混合する場合、そのゲージ圧は０.２ＭＰａ程度で十分であるが、限外ろ過法で高い圧力が必要な場合には更に加圧しても問題はない。尚、一般的な精密膜法における膜分離でのゲージ圧は０.１ＭＰａ程度が上限であるが、その場合でもオゾン混合時のゲージ圧を０.２ＭＰａ程度とし、膜分離ではゲージ圧を０.１ＭＰａ程度まで下げて行うことができる。

上記膜分離工程で膜を通過しなかった固形分は、一部の汚染水ともに気液分離装置に送られ、気体を分離した後、残った汚染水は処理前の原水に循環して合流させる。この合流後の原水は、オゾンガスを混合して膜分離装置に送られ、上記の処理が繰り返される。尚、気液分離装置では次第に固形分の濃度が増加するので、一定量まで蓄積した固形分は抜き取る必要がある。

上記膜分離工程で膜を通過した汚染水は、もはや固形分を含まず、溶存したオゾンを含むと共に、分解除去されずに残った残存有害有機物を含んでいる。この汚染水は、次に、紫外線又は超音波を照射することによって、残存有害有機物を分解することができる。有害有機物の大部分は前工程で分解除去されているので、汚水中に溶存している程度の少ないオゾン量でも、生成したＯＨラジカル等により残存有害有機物を分解することが可能である。

また、汚染水中の残存有害有機物の濃度が高い場合等には、その汚染水に紫外線又は超音波を照射する前に、過酸化水素やオゾン等の酸化剤を新たに添加することによって、残存有害有機物の十分な除去が可能となる。このとき投入するオゾンとしては、気液分離装置から排出される排オゾンガスを用いてもよく、その場合にはエネルギー効率を向上させることができる。

膜分離で膜を通過した汚染水は、膜分離で固形分が分離され且つオゾンの作用により着色成分も分解されているため、紫外線透過性が向上している。従って、膜分離後における汚染水中の残存有害有機物の分解除去には、紫外線の照射が有効である。尚、紫外線又は超音波により残存有害有機物を分解除去した処理済みの汚染水は、気液分離され、排ガス及び排水として放出される。

［実施例］
図面を参照して本発明による実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。図1は、本発明の汚染水処理方法を実施するため装置であり、主にオゾンガスの加圧混合装置１、膜分離装置２、超音波照射装置３、気液分離装置４、紫外線照射装置５で構成されている。

図１に示した汚染水処理装置を用いて、ダイオキシン濃度２７ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度１.９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度２５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）の有害有機物吸着固形分を含む排水を原水とし、この原水を加圧混合装置１でのオゾン濃度８０ｇ／Ｎｍ^３、超音波照射装置３での超音波周波数４０ｋＨｚ、紫外線照射装置５での紫外線波長２５４ｎｍの条件で処理した。

即ち、上記排水からなる原水を、加圧混合装置１でオゾンガスを加圧混合した後、膜分離装置２に導入し、超音波照射装置３から超音波を照射しながら、汚染水の固形分と液体とを膜分離した。膜分離装置２で膜を通過しなかった固形分を含む排水は、気液分離装置４に送って気体を分離した後、再度オゾンガスの加圧混合装置１及び膜分離加圧装置２に繰り返した。また、膜分離装置２で膜を通過した排水は、酸化剤としてオゾンガスを更に添加した後、紫外線照射装置５に導入して紫外線を照射した。

以上の処理を行った結果、処理済みの排水１リットル当たりのダイオキシン濃度は、０.５２７ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度０.１ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ未満、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度０.５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）まで低下した。

［比較例１］
ダイオキシン濃度２７ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度１.９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度２５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）の有害有機物吸着固形分を含む排水からなる原水を、上記実施例１と同様に処理した。ただし、加圧混合装置１で混合するガスをオゾンガスから酸素ガスに変更し、膜分離後の排水に酸化剤として混合するオゾンガス濃度を上記実施例１における紫外線照射装置５の送入口でのオゾン濃度と同一にした。

その結果、処理後の排水１リットル当たりのダイオキシン濃度は、１６.３ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度１１.３ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ未満、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度５.０ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）までしか低下しなかった。

この比較例１のように、加圧混合装置１で排水にオゾンガスを導入しない場合には、固形分からのダイオキシン類の脱着と分解が不十分となり、従ってまたダイオキシン類を十分分解させるだけの時間や酸化剤の量が不足するため、ダイオキシン類の分解除去が不完全になることが分る。

［比較例２］
ダイオキシン濃度２７ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度１.９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度２５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）の有害有機物吸着固形分を含む排水からなる原水を、上記実施例１と同様に処理した。ただし、膜分離装置２を使用せず、その代りに紫外線照射装置５に導入される排水の流量を上記実施例１と同一にした。

その結果、処理後の排水１リットル当たりのダイオキシン濃度は、１１.５ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ（溶存ダイオキシン濃度２.６ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ未満、排水１リットル当たりに換算した固形分中のダイオキシン濃度８.９ｐｇ−ＴＥＱ／Ｌ）までしか低下しなかった。

この比較例２のように、排水中の固形分を膜分離しない場合には、固形分中のダイオキシン類の脱着と分解が不十分な状態で排水が紫外線照射装置５に導入され、しかも排水中の固形分量が多くなるため紫外線の照射効率が著しく低下してしまい、ダイオキシン類の分解除去が不完全になることが分る。

本発明方法の実施例で用いた処理水装置を示す概略の構成図である。

符号の説明

１ 加圧混合装置
２ 膜分離装置
３ 超音波照射装置
４ 気液分離装置
５ 紫外線照射装置

Claims (3)

1. 有害有機物吸着固形分を含む汚染水にオゾンガスを混合し、超音波照射下で膜分離することにより、有害有機物を固形分から脱着し且つ分解すると共に固形分を汚染水から分離し、固形分を分離した汚染水に紫外線又は超音波を照射して、汚染水中の残存有害有機物を分解することを特徴とする汚染水の処理方法。
2. 前記汚染水にオゾンガスを混合する混合手段が加圧混合装置であって、膜分離のための汚染水の加圧手段を兼ねることを特徴とする、請求項1に記載の汚染水の処理方法。
3. 前記膜分離後の固形分を分離した汚染水に、紫外線又は超音波を照射する前に酸化剤を添加することを特徴とする、請求項1又は２に記載の汚染水の処理方法。
   
   
   

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